Opportunity , также известный как MER-B ( Mars Exploration Rover – B ) или MER-1 , — роботизированный марсоход , работавший на Марсе с 2004 по 2018 год. [1] Opportunity проработал на Марсе 5111 солов (14 лет, 138 дней на Земле). Запущенный 7 июля 2003 года в рамкахпрограммы NASA Mars Exploration Rover , он приземлился в плато Меридиана 25 января 2004 года, через три недели после того, как его близнец Spirit (MER-A) приземлился на другой стороне планеты. [9] С запланированной продолжительностью активности в 90 солов (чуть меньше 92,5 земных суток) Spirit функционировал до тех пор, пока не застрял в 2009 году и не прекратил связь в 2010 году, в то время как Opportunity смог оставаться в рабочем состоянии в течение 5111 солов после посадки, поддерживая свое питание и ключевые системы посредством постоянной подзарядки своих батарей с помощью солнечной энергии и переходя в спящий режим во время таких событий, как пылевые бури, для экономии энергии. Эта осторожная эксплуатация позволила Opportunity проработать в 57 раз больше своего проектного срока службы, превысив первоначальный план на 14 лет и 47 дней (по земному времени). К 10 июня 2018 года, когда он в последний раз связался с NASA, [10] [11] марсоход преодолел расстояние в 45,16 километра (28,06 мили). [7]
Основные моменты миссии включали начальную миссию 90-сол, поиск метеоритов, таких как Heat Shield Rock (метеорит Meridiani Planum), и более двух лет исследования и изучения кратера Виктория . Марсоход пережил умеренные пылевые бури и в 2011 году достиг кратера Индевор , который считался «вторым местом посадки». [12] Миссия Opportunity считается одним из самых успешных предприятий NASA. [13]
Из-за планетарной пылевой бури 2018 года на Марсе Opportunity прекратил связь 10 июня и вошел в спящий режим 12 июня 2018 года. Была надежда, что он перезагрузится, как только погода прояснится, [14] но этого не произошло, что говорит либо о катастрофическом отказе, либо о том, что слой пыли покрыл его солнечные панели. НАСА надеялось восстановить связь с марсоходом, ссылаясь на повторяющийся ветреный период, который прогнозировался с ноября 2018 года по январь 2019 года, который потенциально мог очистить его солнечные панели. [15] 13 февраля 2019 года представители НАСА заявили, что миссия Opportunity завершена, после того как космический аппарат не ответил на более чем 1000 сигналов, отправленных с августа 2018 года. [16]
Научными целями миссии Mars Exploration Rover были: [17]
Марсоходы Opportunity и Spirit были частью программы Mars Exploration Rover в долгосрочной программе исследования Марса . Четыре основные цели программы исследования Марса заключались в том, чтобы определить, существует ли потенциал для жизни на Марсе (в частности, можно ли найти на Марсе извлекаемую воду), охарактеризовать климат Марса и его геологию, а затем подготовиться к потенциальной миссии человека на Марс. Марсоходы должны были путешествовать по поверхности Марса и выполнять периодические геологические анализы, чтобы определить, существовала ли когда-либо вода на Марсе, а также типы доступных минералов, а также подтвердить данные, полученные Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). [18] Оба марсохода были спроектированы с ожидаемым сроком службы 90 солов (92 земных дня), но каждый из них прослужил намного дольше, чем ожидалось. Миссия Spirit длилась в 20 раз дольше, чем предполагалось, и ее миссия была объявлена завершенной 25 мая 2011 года после того, как она застряла в мягком песке и израсходовала запасы энергии, пытаясь освободиться. Opportunity продержался в 55 раз дольше, чем планировалось в 90 солов, проработав 5498 дней с момента посадки до окончания миссии. Архив еженедельных обновлений о состоянии марсохода можно найти в архиве обновлений Opportunity . [19]
Spirit и Opportunity были запущены с разницей в месяц, 10 июня и 8 июля 2003 года, и оба достигли поверхности Марса к январю 2004 года. Запуск Opportunity был организован программой NASA Launch Services Program . Это был первый запуск Delta II Heavy. Период запуска длился с 25 июня по 15 июля 2003 года. Первая попытка запуска состоялась 28 июня 2003 года, но космический корабль был запущен на девять дней позже, 7 июля 2003 года, из-за задержек, связанных с безопасностью на полигоне и ветром, а затем позже, чтобы заменить элементы на ракете (изоляцию и аккумулятор). Каждый день было две возможности мгновенного запуска. В день запуска запуск был отложен до второй возможности (23:18 по восточному поясному времени) для того, чтобы починить клапан. [20]
25 января 2004 года (по Гринвичу) (24 января 2004 года по тихоокеанскому времени) [21] посадочный аппарат, защищенный подушками безопасности, приземлился на поверхности Марса в кратере Игл.
С момента своего первоначального приземления в ударном кратере посреди в целом плоской равнины Opportunity успешно исследовал образцы реголита и горных пород и сделал панорамные фотографии места посадки. Отбор проб позволил ученым НАСА выдвинуть гипотезы относительно наличия гематита и прошлого присутствия воды на поверхности Марса. [22] После этого ему было поручено пролететь по поверхности Марса, чтобы исследовать другой кратер, кратер Эндьюранс , который он исследовал с июня по декабрь 2004 года. [23] Впоследствии Opportunity исследовал место удара своего собственного теплового щита и обнаружил неповрежденный метеорит , теперь известный как Heat Shield Rock , на поверхности Марса. [24]
Opportunity был направлен в южном направлении к кратеру Эребус , большому, неглубокому, частично засыпанному кратеру и остановке на пути на юг к кратеру Виктория , в период с октября 2005 года по март 2006 года. У него возникли некоторые механические проблемы с роботизированной рукой.
В конце сентября 2006 года Opportunity достиг кратера Виктория и исследовал его край по часовой стрелке. В июне 2007 года он вернулся в залив Дак, свою первоначальную точку прибытия в кратер Виктория; в сентябре 2007 года он вошел в кратер, чтобы начать детальное исследование. В августе 2008 года Opportunity покинул кратер Виктория и направился в кратер Индевор , которого он достиг 9 августа 2011 года. [25]
На краю кратера Индевор марсоход обошел вокруг географической особенности под названием Кейп-Йорк . Mars Reconnaissance Orbiter обнаружил там филлосиликаты , и марсоход проанализировал породы с помощью своих инструментов, чтобы проверить это наблюдение на земле. Эта структура была подробно проанализирована до лета 2013 года. В мае 2013 года марсоход направился на юг к холму под названием Соландер-Пойнт . [ требуется цитата ]
Общая одометрия Opportunity к 10 июня 2018 года (5111 сол) составила 45,16 км (28,06 миль), а фактор пыли — 10,8. [26] С января 2013 года фактор пыли солнечных батарей (один из определяющих факторов производства солнечной энергии) варьировался от относительно пыльных 0,467 5 декабря 2013 года (3507 сол) до относительно чистых 0,964 13 мая 2014 года (3662 сол). [27]
В декабре 2014 года NASA сообщило, что Opportunity страдает от событий « амнезии », при которых марсоход не может записать данные, например, телеметрическую информацию, в энергонезависимую память . Считалось, что отказ оборудования произошел из-за неисправности, связанной со старением, в одном из семи банков памяти марсохода. В результате NASA стремилось заставить программное обеспечение марсохода игнорировать неисправный банк памяти; [28] однако события амнезии продолжали происходить, что в конечном итоге приводило к сбросу настроек аппарата. [ необходимо разъяснение ] В связи с этим на 4027-й сол (23 мая 2015 года) марсоход был настроен на работу в режиме «только ОЗУ», полностью избегая использования энергонезависимой памяти для хранения. [29]
В начале июня 2018 года разразилась крупная пылевая буря планетарного масштаба, и в течение нескольких дней солнечные панели марсохода не вырабатывали достаточно энергии для поддержания связи, последний контакт был 10 июня 2018 года. [5] NASA заявило, что не ожидает возобновления связи до тех пор, пока не утихнет буря, [30] но марсоход молчал даже после того, как буря закончилась в начале октября, [30] что говорит либо о катастрофическом отказе, либо о слое пыли, покрывающем его солнечные панели. [31] Команда сохраняла надежду, что ветреный период между ноябрем 2018 года и январем 2019 года может очистить его солнечные панели от пыли, как это уже случалось раньше. [31] Ветер был обнаружен поблизости 8 января, а 26 января команда миссии объявила о плане начать трансляцию нового набора команд марсоходу на случай отказа его радиоприемника. [32]
12 февраля 2019 года [33] бывших и нынешних члена команды миссии собрались в Центре управления космическими полетами Лаборатории реактивного движения (JPL), чтобы посмотреть, как последние команды передаются на Opportunity через 70-метровую (230-футовую) антенну комплекса дальней космической связи Goldstone в Калифорнии. После 25 минут передачи последних 4 наборов команд попытки связи с марсоходом были переданы в Канберру, Австралия . [ необходима цитата ]
С момента потери сигнала в июне 2018 года по конец января 2019 года было передано более 835 команд на восстановление, при этом до 13 февраля 2019 года было передано более 1000 команд на восстановление. [16] [34] [35] 13 февраля должностные лица НАСА провели пресс-конференцию, чтобы объявить об официальном завершении миссии. Заместитель администратора НАСА Томас Зурбухен сказал: «Именно поэтому я стою здесь с глубоким чувством признательности и благодарности и объявляю миссию Opportunity завершенной». [36] Когда НАСА прекратило попытки связаться с марсоходом, последними отправленными данными была песня « I'll Be Seeing You » в исполнении Билли Холидей . [37] Активы, которые были необходимы для поддержки Opportunity, были переведены для поддержки марсоходов Curiosity и Perseverance . [36]
Последнее сообщение от марсохода поступило 10 июня 2018 года (5111 сол) из долины Персеверанс [16] и указало на выработку энергии солнечной батареей в размере 22 Вт·ч за сол и самую высокую непрозрачность атмосферы (тау), когда-либо измеренную на Марсе: 10,8. [38]
Opportunity (и его близнец Spirit ) — это шестиколесные роботы на солнечных батареях высотой 1,5 метра (4,9 фута), шириной 2,3 метра (7,5 фута), длиной 1,6 метра (5,2 фута) и весом 180 килограммов (400 фунтов). Шесть колес на качающейся тележке обеспечивали мобильность по пересеченной местности. Каждое колесо имело свой собственный двигатель. Транспортное средство имело рулевое управление спереди и сзади и было спроектировано для безопасной работы при наклонах до 30 градусов. Максимальная скорость составляла 5 сантиметров в секунду (2,0 дюйма/с); [39] 0,18 километра в час (0,11 миль/ч), хотя средняя скорость составляла около 1 сантиметра в секунду (0,39 дюйма/с). И Spirit , и Opportunity имеют на себе куски металла упавшего Всемирного торгового центра , которые были «превращены в щиты для защиты кабелей на буровых механизмах». [40] [41]
Солнечные батареи вырабатывали около 140 Вт в течение четырнадцати часов в день, в то время как перезаряжаемые литий-ионные батареи хранили энергию для использования ночью. Бортовой компьютер Opportunity использует 20 МГц RAD6000 CPU с 128 МБ DRAM и 3 МБ EEPROM. [42] Диапазон рабочих температур марсохода составляет от −40 до +40 °C (от −40 до 104 °F), а радиоизотопные нагреватели обеспечивают базовый уровень нагрева, при необходимости им помогают электрические нагреватели. [43]
Связь зависела от всенаправленной антенны с низким коэффициентом усиления, передающей данные с низкой скоростью, и управляемой антенны с высоким коэффициентом усиления, обе из которых находились в прямом контакте с Землей. Антенна с низким коэффициентом усиления также использовалась для передачи данных на космические аппараты, вращающиеся вокруг Марса. [44]
Научные приборы включали: [45]
В руке марсохода находились следующие инструменты: [46]
Opportunity «управлялся» несколькими операторами на протяжении всей миссии, включая робототехника из JPL Ванди Верма . [47]
В марсоходе используется комбинация солнечных элементов и перезаряжаемой химической батареи. [48] Этот класс марсоходов имеет две перезаряжаемые литиевые батареи , каждая из которых состоит из 8 ячеек емкостью 8 ампер-часов . [49] В начале миссии солнечные панели могли обеспечивать до 900 ватт-часов (Вт-ч) в день для подзарядки батареи и системы питания за один сол, но это может меняться из-за различных факторов. [48] В кратере Игл элементы производили около 840 Вт-ч в день, но к 319-му солу в декабре 2004 года эта цифра упала до 730 Вт-ч в день. [50]
Как и на Земле, на Марсе есть сезонные колебания, которые уменьшают солнечный свет зимой. Однако, поскольку марсианский год длиннее земного, сезоны полностью сменяются примерно раз в 2 земных года. [51] К 2016 году MER-B пережил семь марсианских зим, в течение которых уровень мощности падает, что может означать, что марсоход избегает выполнения действий, потребляющих много энергии. [51] Во время первой зимы уровень мощности упал до менее 300 Вт·ч в день в течение двух месяцев, но некоторые более поздние зимы были не такими уж плохими. [51]
Другим фактором, который может снизить получаемую мощность, является пыль в атмосфере, особенно пылевые бури. [52] Пыльные бури случаются довольно часто, когда Марс находится ближе всего к Солнцу. [52] Глобальные пылевые бури в 2007 году снизили уровень мощности Opportunity и Spirit настолько, что они могли работать только несколько минут каждый день. [52] Из-за пылевых бурь 2018 года на Марсе Opportunity перешел в режим гибернации 12 июня, [53] [54] но он молчал после того, как буря утихла в начале октября. [30]
Opportunity предоставил существенные доказательства в поддержку основных научных целей миссии: поиск и характеристика широкого спектра пород и реголита , которые содержат ключи к прошлой водной активности на Марсе . В дополнение к исследованию воды, Opportunity также получил астрономические наблюдения и атмосферные данные. [ необходима ссылка ]
После запуска Opportunity был очеловечен его операторами: марсоход называли «she», что восходит к морской традиции , и дали ему ласковое прозвище «Oppy». Один ученый, работавший с Opportunity более десяти лет, объяснил это неожиданно долгим сроком службы марсохода, который он назвал историей «аутсайдера, побеждающего вопреки всем обстоятельствам», и его «знакомой, почти биологически вдохновленной формой». [55] Внимание СМИ к закрытию Opportunity распространило это употребление среди широкой общественности.
С сообщением от 12 февраля 2019 года, что NASA, вероятно, завершит миссию Opportunity , многие СМИ и комментаторы выпустили заявления, восхваляющие успех миссии и прощающиеся с марсоходом. Один журналист, Джейкоб Марголис, опубликовал в Twitter свой перевод последней передачи данных, отправленной Opportunity 10 июня 2018 года, как «Моя батарея разряжена, и становится темно». Фраза нашла отклик у общественности, вдохновив на период траура, художественных работ и дани памяти Opportunity . [56]
Когда цитата стала широко известна, некоторые новостные репортажи ошибочно утверждали, что марсоход отправил именно это сообщение на английском языке, в результате чего НАСА было завалено дополнительными вопросами. 16 февраля Марголис написал разъяснительную статью, в которой дал понять, что он взял заявления должностных лиц НАСА, которые интерпретировали данные, отправленные Opportunity , как о состоянии его низкой мощности, так и о высокой непрозрачности атмосферы Марса, и перефразировал их в поэтической манере, никогда не подразумевая, что марсоход отправил конкретные слова. [56] [57]
В честь большого вклада Opportunity в исследование Марса, астероид был назван Opportunity: 39382 Opportunity . [58] Название было предложено Ингрид ван Хаутен-Гроеневельд , которая вместе с Корнелисом Йоханнесом ван Хаутеном и Томом Герелсом открыла астероид 24 сентября 1960 года. Посадочным модулем Opportunity является станция Challenger Memorial Station . [59]
24 марта 2015 года NASA отметило Opportunity, преодолевший расстояние марафонского забега в 42,195 км (26,219 миль). Марсоход преодолел это расстояние за 11 лет и 2 месяца. Технические специалисты JPL отметили это событие, пробежав забег. [60] [61]
Документальный фильм Good Night Oppy о Opportunity , Spirit и их долгих миссиях был снят Райаном Уайтом и получил поддержку JPL и Industrial Light & Magic . Он был выпущен в 2022 году. [62]
Марсоход мог делать снимки с помощью разных камер, но только камера PanCam могла фотографировать сцену с помощью разных цветовых фильтров. Панорамные виды обычно создаются из изображений PanCam. К 3 февраля 2018 года Opportunity передал 224 642 фотографии. [63] [64]
Подборка панорам из миссии:
ученые НАСА пытаются предпринять последнюю отчаянную попытку связаться с марсоходом, основываясь на трех маловероятных, но возможных сценариях: что основная радиостанция X-диапазона марсохода вышла из строя, что как основная, так и вторичная радиостанции X-диапазона вышли из строя или что внутренние часы марсохода сместились. Команда приказывает марсоходу переключиться на резервную радиостанцию X-диапазона и сбросить часы, чтобы противодействовать этим возможностям.